山区二级公路改建过程中的新老路基衔接问题初探

■黄振亨

（古田县交通运输局，宁德 352200）

1 问题分析

1.1 衔接问题的表现形式

在山区二级公路改扩建工程中，新老路基衔接问题主要体现在以下几个方面：

（1）路基失稳。该问题的表现形式为扩宽路基沿着新老路基的结合面出现滑移现象，当滑移达到一定程度时，便会导致整体坍塌。该问题在山区陡坡地形的路段上比较常见。通常情况下，扩宽路基沿着结合面的滑移量相对较小时，会造成新老路基的结合面出现错台，由此会导致新老路基结合位置处的路面发生开裂，这样一来雨水便会从裂缝位置处渗入到路基当中，从而导致结合面的强度大幅度下降，给路基的稳定性埋下了较大的隐患。当滑移量达到一定程度时，会导致扩宽路面整体破坏，严重时甚至会造成原路基整体失稳，路面结构也会随之被破坏，公路的使用功能显著下降。

（2）支挡结构损坏。这是路基损坏的一种特殊表现形式，即挡墙墙体开裂、整体滑移或是倾覆。通常情况下，挡墙都是设置在原地面边坡较陡的位置处，它的主要作用是平衡新填路堤的下滑力，若是支挡结构损害，则会直接影响拓宽路面的使用性能。

（3）路面损坏。主要表现为面层破碎、结合料松散、道路横坡变形等等，损坏程度比较严重时，会沿着新老路基的结合面走向产生出裂缝，这样一来，会造成道路的性能下降，当PCI 降低到一定程度时，会对公路的行车安全造成影响。

1.2 问题成因分析

导致上述问题的主要原因如下：

1.2.1 新路基的稳定性不足

一方面是拓宽部位的地基过陡。山区公路最为显著特点之一是地形条件较为复杂，改扩建工程中，常常需要在较陡的地基上对路基进行拓宽，为确保拓宽后的路堤稳定性，一般在工程中都会采用重力式挡墙或是柔性挡墙。如果原有地基的边坡存在滑移面或是破裂面时，新路基将会沿着滑移面或是破裂面产生滑移，这样一来便会引起路基整体失稳。不仅如此，地基土的抗剪强度会受到外界各种因素的影响而降低，从而导致地基土松动；另一方面是拓宽部位的地基较为软弱。当地基中存在软土层时，会导致新老路基结合强度不足，由此会形成滑动面，同时软土层具有流变性的特点，其侧向变形相对较大，土体会向路堤的外侧挤出，进而引起拓宽路基坡脚起拱，最终会造成边坡失稳。

1.2.2 新老路基不协调变形

这是地基与路堤沉降的空间差异在路基顶面上的具体体现，主要包括纵向和横向的不协调变形，路基拓宽引起的变形基本都是横向变形。具体原因如下：①新老路基差异沉降。当地基下部土体的固结时间加长且压缩性较大时，在新路基荷载的作用下，地基仍然会发生较大的固结沉降，而老路基却基本不会再出现固结沉降，这样一来，便会引起不协调变形，最终会导致路面结构损坏。②填方高度差异。通常情况下，在拓宽路堤上都会设置边坡，这会造成路堤沉降在横断面上分布不均匀，从而产生变形，该情况在路堤较高或是软土地基上较为突出，如图1 所示。

图1 新老路堤压缩引起的不协调变形 （高填方路基）

1.2.3 新老路基结合不良

在对新路基进行填筑的过程中，由于路基表面的植土或是松散土体未清除干净，致使形成薄弱面，严重时甚至会造成路基失稳坍塌。同时因新老路基的结合部位施工工艺较为复杂，机械压实效果难于控制，容易影响施工质量。此外，在山区公路填方路基施工时，台阶的数量和尺寸在结合面上一般都不按照规范的规定要求进行开挖，从而导致新老路基的结合部位不良，形成了潜在的滑裂面。

2 解决问题的有效途径

2.1 新老路基结合面的处治措施

2.1.1 原位处理

该方法具体是指在拓宽部分的原地面上进行处理。为了确保新老路基的有效衔接，可在路基拓宽施工前，对拓宽部位的地面进行清理，并将重点放在草根、树皮、腐殖土的清除上。

2.1.2 老路基边坡覆土的处理

由于老路基的边坡长期暴露在外界的环境当中，不可避免地会受到雨水冲刷和大气侵蚀，导致老路基的强度大幅度降低，如果拓宽过程中不对其进行有效处理，则会导致路基的抗变形能力下降，从而增大不协调变形的可能性，容易引起新老路基结合不良的情况发生。为此，在对山区公路进行改扩建时，应当将老路与新路交界位置处的边坡坡面在0.3m 左右厚度内及外侧路肩0.5m 范围内的覆土全部挖除，并进行换填。

2.1.3 在老路基的边坡台阶位置处进行开挖

为有效避免新老路基结合部位出现滑移面，并进一步增强拓宽路基的整体稳定性，可在施工中对老路基的边坡台阶进行开挖，这不但有助于提高新路基的压实质量，而且还能防止因压实度不足导致结合部位强度不足的情况发生，开挖要求如图2 所示。

图2 老路基边坡台阶开挖的基本要求

从结构安全和工程经济性的角度出发，应针对不同的老路基坡度设置高宽比，具体如表1 所示。

表1 开挖台阶高宽比设置原则

需要特别注意的是，当台阶的开挖高度超过0.6m且不足1m 时，若是采用的细粒土填料应当取下限，如果采用土石混合填料则应当取上限，即土石混合填料的开挖高度为1.2～1.5m。

2.1.4 优选填料

相关研究结果表明，拓宽路堤填料的容重增加，拓宽路基对老路基的附加应力会随之增大，进而造成老路基的沉降增大。由此可见，填料容重对老路堤顶面的沉降具有一定的影响作用。同时，若是填料的质量不合格，还可能引起路基变形等问题。为了减少新老路堤不均匀沉降及变形，应当优选填筑材料。在山区中，优质填料的分布相对比较广泛，绝大部分填料都是通过山体内侧挖方获得，且以土石混合填料为主，这种填料是一种天然的筑路材料，它的颗粒组成差异非常大，且具有良好的压实特性，当混合料中的粗颗粒含量≤70%时，最大干密度会随着粗颗粒含量的增加而增加，若是含量超过70%，最大干密度则会随着含量的增大而减小。鉴于土石混合填料的这些特性，加之材料本身比较容易获得，故此可将之作为路堤填筑的首选材料。

2.2 应用土工格栅解决新老路基衔接问题

土工格栅是一种合成材料，其在土木工程中的应用非常广泛，这种材料主要是由高分子聚合物或是天然材料加工制作而成，它能够显著增大路基的承载能力，延长路基的使用寿命，降低路面裂缝的出现几率。不仅如此，土工格栅便于施工，有助于加快施工进度，降低工程造价。在山区公路改扩建工程中，应用土工格栅能够有效解决新老路基的衔接问题，但前提是必须确保土工格栅的施工铺筑质量，这样才能使其作用得以充分发挥。土工格栅的施工技术要点如下：（1）应当将土工格栅水平铺设在新老路基结合部位两侧的一定范围以内，并将一端伸入至老路基的整个台阶宽度当中，另一端在新路基中的铺设长度应当达到车道线的外缘，每个台阶均应当铺设一层。为避免格栅蠕变的情况发生，应确保其延伸率≤10%。（2）在山区较为平缓的路段上，且边坡坡脚未受到水流冲刷，仅需将地面上的杂草和植物根茎清除干净；若是在低洼积水的地段上施工，则需要进行排水清淤，然后再对新路基的地基表面进行整平处理。（3）老路基边坡削坡后，可采取自下向上的方式对台阶进行开挖，确保台阶的宽度≥1.0m，最下层的台阶宽度不得＜2.5m。若是在地基条件较差的路段上进行施工，则必须在地基表层上加铺一层垫层，所选的垫层材料应具备良好的透水性，如粒径为3～6cm 的碎石、砂砾等等，需要特别注意的是，垫层的含泥量不得超过5%。（4）在格栅铺筑的过程中，应当尽可能使其强度较高的方向垂直于路基的轴线方向，并一次性铺设到底；在路基轴线的方向上，可采用搭接的方式进行铺筑，搭接宽度应当控制在0.3～0.5m，采用U 型柱钉对格栅进行锚固时，可减小搭接长度，但最低不得＜0.1m。（5）为了避免格栅被填料刺穿，应当确保埋置在填料中的格栅层上下8cm 内的填料粒径＜6cm。同时，还应当避免格栅直接在阳光下暴晒，必须将之存放在阴凉、干燥处，格栅铺筑完毕后，应当立即进行路基填筑。

3 结论

综上所述，在山区二级公路的改扩建过程中，新老路基的衔接问题是影响公路改扩建质量最主要的因素之一，若是处理不当，则会造成新老路基出现不均匀沉降，进而引起结合部位的路面开裂，严重影响了公路的使用性能。为此，在实际工程中，可以采取原位处理、老路基边坡覆土的处理、在老路基的边坡台阶位置处进行开挖、优选填料以及应用土工格栅等措施，解决新老路基的衔接问题，以此来确保山区公路改扩建工程的顺利进行。

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